1、细胞增殖活性原位细胞增殖活性原位 检测技术及应用检测技术及应用 重庆医科大学病理教研室重庆医科大学病理教研室 叶秀峰叶秀峰 细胞周期（细胞周期（Cell Cycle)一、细胞周期概述一、细胞周期概述 概念：概念：细胞周期是指连续分裂的细胞从细胞周期是指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程完成所经历的整个过程。主要事件：遗传信息载体主要事件：遗传信息载体DNADNA复制，通过复制，通过有丝分裂将两份拷贝有丝分裂将两份拷贝DNADNA平均分配到两个平均分配到两个子代细胞中子代细胞中 分期：分期：分为分为4 4个时期个时期.即G1
2、S G2 M期期 (一一)G)Gl l期期(Gap phase)(Gap phase)是指从有丝分裂完成到是指从有丝分裂完成到DNADNA复制之前这一阶段，复制之前这一阶段，包括包括RNAsRNAs及蛋白的合成，所以又称复制前期或及蛋白的合成，所以又称复制前期或合成前期。这一时期细胞主要活动是为合成前期。这一时期细胞主要活动是为DNADNA的复的复制和蛋白质合成作准备，主要特点为：制和蛋白质合成作准备，主要特点为：(1)(1)各种细胞的各种细胞的G G1 1期持续时间变化很大。这期持续时间变化很大。这可能与细胞在此期增加质量有关。因此，可能与细胞在此期增加质量有关。因此，连续增殖细胞的增殖率是
3、受连续增殖细胞的增殖率是受G G1 1期细胞的平期细胞的平均时间长度控制的，各种细胞群体之间细均时间长度控制的，各种细胞群体之间细胞周期的差异取决于胞周期的差异取决于G G1 1期的长短。期的长短。(2)(2)此期发生了与此期发生了与DNADNA合成有关的事件，主要是合成有关的事件，主要是RNARNA和蛋白质的合成。和蛋白质的合成。(3)RNA(3)RNA合成发生于合成发生于G G1 1早期，同时早期，同时RNARNA聚合酶水平聚合酶水平也迅速增高。也迅速增高。(4)G(4)G1 1早期合成结构蛋白和酶蛋白等，早期合成结构蛋白和酶蛋白等，G G1 1后期合后期合成与成与DNADNA复制有关的酶
4、类，如胸苷激酶、脱氧核复制有关的酶类，如胸苷激酶、脱氧核苷酸激酶等，其中苷酸激酶等，其中DNADNA聚合酶活性在聚合酶活性在G G1 1末期至末期至S S初期增高最快。初期增高最快。(5)(5)蛋白质磷酸化增加。组蛋白磷酸化增加使染色蛋白质磷酸化增加。组蛋白磷酸化增加使染色体解旋，以利于体解旋，以利于DNADNA复制；非组蛋白磷酸化增加复制；非组蛋白磷酸化增加可能与基因的活化有关。可能与基因的活化有关。(6)(6)染色体状态由凝集转变为解凝集，为染色体状态由凝集转变为解凝集，为DNADNA合合成创造条件。成创造条件。(7)(7)细胞膜转运功能增强。细胞膜转运功能增强。(二二)S)S期期(syn
5、thesis phase)(synthesis phase)即即DNADNA合成期或复制期，合成期或复制期，S S期主要是期主要是DNADNA合合成成(自我复制自我复制)、遗传物质从二倍体、遗传物质从二倍体(2n)(2n)到四倍体到四倍体(4n)(4n)的整个过程。其中主要的生物化学改变是的整个过程。其中主要的生物化学改变是遗传物质的复制，即遗传物质的复制，即DNADNA的复制及组蛋白、的复制及组蛋白、非组蛋白等染色体蛋白的合成。非组蛋白等染色体蛋白的合成。由于每一条染色体复制成两条染色单体，在由于每一条染色体复制成两条染色单体，在S S期末，期末，DNADNA含量增加一倍。含量增加一倍。DN
6、ADNA的准确复制的准确复制保证了分裂后子细胞遗传物质的平均分配。保证了分裂后子细胞遗传物质的平均分配。DNADNA合成的同时，形成新的染色质的另一重要合成的同时，形成新的染色质的另一重要成分组蛋白的合成也同时进行。成分组蛋白的合成也同时进行。(三三)G2)G2期期(Gap 2 phase)(Gap 2 phase)指指DNADNA复制完成到有丝分裂开始这段时复制完成到有丝分裂开始这段时间，这段时间内细胞有间，这段时间内细胞有2 2套二倍体染色体，套二倍体染色体，所以又称复制后期或合成后期。所以又称复制后期或合成后期。DNADNA复复制完成后，细胞进入制完成后，细胞进入G2G2期。处于此期的期
7、。处于此期的细胞细胞DNADNA合成已终止，但仍然进行着合成已终止，但仍然进行着RNARNA和一定的蛋白合成，为细胞有丝分和一定的蛋白合成，为细胞有丝分裂作准备。裂作准备。(四四)M)M期期(mitosis phase)(mitosis phase)即有丝分裂期，细胞在即有丝分裂期，细胞在MM期进行分裂。期进行分裂。MM期又期又分为前期、前中期、中期、后期、末期。分为前期、前中期、中期、后期、末期。MM期的期的末期一结束，就形成两个新的子细胞，一次细末期一结束，就形成两个新的子细胞，一次细胞周期即告结束，细胞就进入下一个细胞周期胞周期即告结束，细胞就进入下一个细胞周期的的G G1 1期。期。细
8、胞有丝分裂是一个复杂的过程，必须在细胞有丝分裂是一个复杂的过程，必须在DNADNA复制完成后，细胞才能进行有丝分裂。此期细复制完成后，细胞才能进行有丝分裂。此期细胞呈球形，不很牢固地附在它生长的基质上。胞呈球形，不很牢固地附在它生长的基质上。染色体在此期凝聚后分开，移向细胞两端，解染色体在此期凝聚后分开，移向细胞两端，解聚并再形成两个完整的核，最后通过细胞质分聚并再形成两个完整的核，最后通过细胞质分裂而结束裂而结束MM期。期。有丝分裂是一个核改组的连续过程，根据有丝分裂是一个核改组的连续过程，根据形态学特征可分为形态学特征可分为5个阶段：个阶段：前期前期(prophase)前中期前中期(ear
9、ly metaphase)中期中期(metaphase)后期后期(anphase)末期末期(telophase)1前期前期 这一期主要发生染色体凝集、分裂极的确定、这一期主要发生染色体凝集、分裂极的确定、核仁解体及核膜消失。核仁解体及核膜消失。2.前中期前中期 主要变化是纺锤体的形成和染色体排列在赤道主要变化是纺锤体的形成和染色体排列在赤道面上形成赤道板。面上形成赤道板。3中期中期 从染色体排列到赤道面上到两条染色单体从染色体排列到赤道面上到两条染色单体(子染子染色体色体)开始趋向两极，这段时期称为中期。开始趋向两极，这段时期称为中期。中期的染色体浓缩成典型形态，在赤道面上形成中期的染色体浓缩
10、成典型形态，在赤道面上形成赤道板。赤道板。4后期后期 后期是姐妹染色单体分开并移向两极的时后期是姐妹染色单体分开并移向两极的时期，当子染色体到达两极时，此期结束。期，当子染色体到达两极时，此期结束。染色单体的分开通常由着丝点开始，即两个染色单体的分开通常由着丝点开始，即两个着丝点先分开，然后两个染色单体的臂逐渐分着丝点先分开，然后两个染色单体的臂逐渐分开，完全分开后就向两极移动。开，完全分开后就向两极移动。5末期末期 从子染色体到达两极后开始到形成两个子细从子染色体到达两极后开始到形成两个子细胞这段时期称为末期，包括子核的形成与胞质胞这段时期称为末期，包括子核的形成与胞质分裂两个过程。分裂两个
11、过程。二、细胞周期的控制点二、细胞周期的控制点 细胞周期能够顺利地发生、发展和完成，取决于细胞周期能够顺利地发生、发展和完成，取决于三个重要的控制点三个重要的控制点(control point)，即决定，即决定G1期期发生的发生的G1控制点，决定控制点，决定S期发生的期发生的S控制点和决定控制点和决定M期发生的期发生的M控制点。每一个控制点控制着细胞控制点。每一个控制点控制着细胞周期一定阶段的开始，但只有在细胞周期前一个周期一定阶段的开始，但只有在细胞周期前一个阶段彻底完成以后才能发生。阶段彻底完成以后才能发生。(一一)G1控制点控制点:在在G1期，哺乳动物细胞的趋向有期，哺乳动物细胞的趋向有
12、3种可能性：一种可能性：一些细胞进入些细胞进入S期，通过期，通过G2期及有丝分裂期，即进期及有丝分裂期，即进入增殖周期；一些细胞离开细胞周期，处于静止入增殖周期；一些细胞离开细胞周期，处于静止期，又称期，又称G0期，它们在一定的条件刺激下可重新期，它们在一定的条件刺激下可重新进入增殖周期；进入增殖周期；还有一些细胞向分化方向发展，使细胞的功还有一些细胞向分化方向发展，使细胞的功 能向专一化，而分裂能力趋向减弱。能向专一化，而分裂能力趋向减弱。在正常情况下多细胞的哺乳动物体内的部分在正常情况下多细胞的哺乳动物体内的部分细胞处于非增殖状态的休止期细胞处于非增殖状态的休止期(Go期期)，只在一，只在
13、一定条件下才进人定条件下才进人G1期。在期。在G1期的后期中存在一期的后期中存在一个类似于酵母周期中起始点的限制点个类似于酵母周期中起始点的限制点(restriction point，简称，简称R点点)，它在细胞的每一次分裂中具，它在细胞的每一次分裂中具有控制作用，故称为有控制作用，故称为G1控制点，只有通过控制点，只有通过R点点的细胞才能进入的细胞才能进入S-G2-M期。期。在通过在通过R点前必须合成一种不稳定的蛋白质点前必须合成一种不稳定的蛋白质(p105 RB)，当它积累到一定量时才能通过，当它积累到一定量时才能通过R点点而启动而启动DNA合成。因为一旦启动合成。因为一旦启动DNA合成后
14、就合成后就可通过可通过G2期而进入期而进入M期，所以期，所以R点是控制细胞点是控制细胞增殖的关键，由此出发，细胞可能有增殖的关键，由此出发，细胞可能有3种不同种不同的命运：的命运：(1)继续增殖细胞。这些细胞在分裂完成之后，继续增殖细胞。这些细胞在分裂完成之后，可以超过可以超过R点继续向前发展，它们不断离开点继续向前发展，它们不断离开G1期，并通过细胞增殖周期中的各个不同时期完期，并通过细胞增殖周期中的各个不同时期完成细胞分裂。如骨髓干细胞，胃、肠上皮中的成细胞分裂。如骨髓干细胞，胃、肠上皮中的基底细胞等。基底细胞等。(2)暂时不增殖细胞。这类细胞在分裂完成后，暂时不增殖细胞。这类细胞在分裂完
15、成后，暂时处于暂时处于G。期，并在。期，并在R点被阻留很长时间。点被阻留很长时间。在正常情况下，这类细胞不合成在正常情况下，这类细胞不合成DNA也不分裂，也不分裂，但在一定条件下可再进入细胞周期而进行增殖。但在一定条件下可再进入细胞周期而进行增殖。属于这种类型的有肝细胞、哺乳动物的初级卵属于这种类型的有肝细胞、哺乳动物的初级卵母细胞等。母细胞等。(3)不增殖细胞。这类细胞可以由不增殖细胞。这类细胞可以由R点走向分化点走向分化细胞，并成为执行专门功能的终末分化细胞。细胞，并成为执行专门功能的终末分化细胞。如神经细胞、哺乳动物的成熟红细胞、皮肤上如神经细胞、哺乳动物的成熟红细胞、皮肤上皮的角质细胞
16、等。皮的角质细胞等。(二二)S控制点控制点 细胞在细胞在G1期完成后，细胞质中含有期完成后，细胞质中含有DNA复复制的激活因子，叫制的激活因子，叫S期激活因子期激活因子(S phase activator)。S期激活因子的量决定期激活因子的量决定Gl期完成和细期完成和细胞进入胞进入S期的速度。期的速度。DNA复制完成后，细胞结束复制完成后，细胞结束S期进入期进入G2期，期，某些细胞可停在某些细胞可停在G2期，在适当的条件下进入期，在适当的条件下进入M期重新分裂。期重新分裂。(三三)M期控制点期控制点 细胞开始有丝分裂时需要细胞开始有丝分裂时需要M期激酶期激酶(M phase kinase)激活。激活。M期激酶是由期激酶是由2个亚单位个亚单位 组成，一个是催化亚单位组成，一个是催化亚单位p34；另一个是调节；另一个是调节亚单位，它是一种细胞周期蛋白亚单位，它是一种细胞周期蛋白(cyclin)，可以，可以是周期蛋白是周期蛋白A或周期蛋白或周期蛋白B，它们是在有丝分，它们是在有丝分裂间期不断合成并积累的。裂间期不断合成并积累的。p34本身没有活性，当它与调节亚单位结本身没有活性，当它与调节亚